一种复合集流体的制备方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种复合集流体的制备方法及锂离子电池。本发明专利技术复合集流体的制备方法包括：将第一聚合物复合至第一导电层的一个功能表面，得到包括第一聚合物层和第一导电层的第一复合层；将第二聚合物复合至第二导电层的一个功能表面，得到包括第二聚合物层和第二导电层的第二复合层；对所述第一复合层和所述第二复合层中的第一导电层和第二导电层进行减薄处理后，对所述第一聚合物层和第二聚合物层进行热复合处理，得到所述复合集流体，所述复合集流体包括层叠设置的第一减薄导电层、聚合物层以及第二减薄导电层。该制备方法可制得极薄的集流体且集流体表面致密均匀、方阻小，具有成本低、生产效率高的优势。生产效率高的优势。生产效率高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种复合集流体的制备方法及锂离子电池


[0001]本专利技术属于电池领域，涉及一种复合集流体的制备方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一。集流体在锂离子电池的使用中发挥重要作用，一方面能够承载正负极活性物质，另一方面能够将电化学反应所产生的的电子汇集起来传导至外电路，从而将化学能转化为电能。理想的集流体应满足高导电性、高稳定性、高强度、柔韧轻薄的特点。
[0003]单一金属箔作为锂离子电池的集流体在使用过程中韧性、力学性能和机械性能较差，在锂离子电池的加工使用过程中容易断带或产生裂纹，从而降低锂离子电池的安全性能。
[0004]将传统的单一金属箔集流体改性为包括聚合物层的复合集流体可以增强集流体的韧性，使集流体具有较高的力学性能和机械性能，进而提升锂离子电池的安全性能。但目前制备包括聚合物层的集流体大多采用价格昂贵的真空镀膜设备通过真空蒸镀的方式制备得到，该方式制备得到的复合集流体，表面结构疏松，致密性和均匀性不好，从而导致集流体的方阻较高，用于锂离子电池中会使增加电池的内阻，进而使锂离子电池的电化学性能变差，此外，真空蒸镀的方式必须保证集流体中间有较厚的聚合物层才能向聚合物表面蒸镀铝箔，制得的集流体厚度较大，不利于使电池具有较大的能量密度。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种复合集流体的制备方法，该方法通过采用在导电层上流延聚合物薄膜
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腐蚀减薄导电层
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热复合聚合物层的联合工艺制备得到复合集流体，可制得极薄的集流体，且制得的集流体表面结构致密均匀，方阻小。
[0006]本专利技术还提供一种复合集流体，该集流体采用本专利技术提供的制备方法制得，具有表面结构致密均匀，方阻小的优点。
[0007]本专利技术还提供一种锂离子电池，该电池包括上述复合集流体，一方面，由于集流体的方阻较低，因而锂离子电池也能够拥有更低的内阻，另一方面可以将集流体的厚度控制到很薄的程度，从而使锂离子电池具有较高的能量密度。
[0008]本专利技术第一方面提供一种复合集流体的制备方法，包括以下步骤：将第一聚合物复合至第一导电层的一个功能表面，得到包括第一聚合物层和第一导电层的第一复合层；将第二聚合物复合至第二导电层的一个功能表面，得到包括第二聚合物层和第二导电层的第二复合层；对第一复合层和第二复合层中的第一导电层和第二导电层进行减薄处理后，对第一聚合物层和第二聚合物层进行热复合处理，得到复合集流体，复合集流体包括层叠设置的第一减薄导电层、聚合物层以及第二减薄导电层。
[0009]本专利技术选用第一导电层和第二导电层作为基体，将第一聚合物和第二聚合物分别复合至第一导电层和第二导电层的一个功能表面上，分别得到第一复合层和第二复合层。
[0010]对第一复合层和第二复合层中的第一导电层和第二导电层进行减薄处理后将第一复合层和第二复合层中的第一聚合物层和第二聚合物层贴合在一起，通过热复合作用使其熔融成为一个聚合物层，从而得到具有第一减薄导电层
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聚合物层
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第二减薄导电层的复合集流体。
[0011]本专利技术所提供的的复合集流体的制备方法，制得的集流体表面结构致密均匀，方阻更小，可通过减薄处理与热复合能够实现极薄复合集流体复合集流体的制备，从而使电池具有更高的能量密度，该方法所使用的设备简单，成本低廉，生产效率高，制得的集流体表面结构致密，厚度均匀，从而使集流体具有更小的方阻。
[0012]在一种具体的实施方式中，第一导电层包括第一功能表面和第二功能表面，其中，在第一功能表面设置有第一聚合物层，第二功能表面包括第一区域和第二区域，第二区域上设置有保护层；和/或，第二导电层包括第一功能表面和第二功能表面，其中，第一功能表面设置有第二聚合物层，第二功能表面包括第一区域和第二区域，第二区域上设置有保护层。在第一导电层的第二区域和第二导电层的第二区域设置保护层的目的在于防止第二区域被减薄，本专利技术并不限制保护层所使用的材料，只要能够保证第二区域不被减薄即可，待减薄处理完成后，再去除保护层，去除完保护层的第二区域可用于设置极耳。
[0013]进一步地，本专利技术中的复合可采用流延复合工艺，流延时的温度应保证能使聚合物熔融并且小于聚合物的分解温度。
[0014]进一步地，本专利技术中的减薄处理可采用腐蚀液对第一导电层和第二导电层进行腐蚀。腐蚀包括化学腐蚀或电化学腐蚀。为使腐蚀液不与复合层中的聚合物层发生反应，可控制腐蚀液的pH为5
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9。
[0015]当采用化学腐蚀的方法进行减薄处理时，为使减薄后的导电层表面结构更加平整致密，可选用包括1
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15wt％硫酸，0.1
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2wt％聚丙烯胺，83
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98.9wt％去离子水的溶液作为腐蚀液。
[0016]为使制备得到的复合集流体具有尽可能低的厚度，可通过调整腐蚀液配方，腐蚀时间等方式控制第一与第二减薄导电层的厚度分别为0.1
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5μm。
[0017]相应地，可通过对流延机模唇间隙的设置控制第一与第二聚合物层的厚度为0.1
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10μm。聚合物层的厚度越大，则集流体的总厚度越大且总重量越低，使用该集流体制备的电池的能量密度越小；聚合物层厚度越小，则集流体的总厚度越大且总重量越低，使用该集流体制备的电池的能量密度越小。然而，聚合物层厚度过小，则集流体的力学性能和机械性能则较差，会导致电池的安全性能降低，甚至导致后续无法正常加工，最终无法制备出电池。前述厚度范围可以使电池具备较强的可制造性、保障安全性能的同时内阻也比较低。
[0018]当对第一聚合物层和第二聚合物层进行热复合处理时，应保证热复合的温度能够使第一聚合物和第二聚合物熔化且不会使两者分解。
[0019]在具体的实施过程中，第一导电层与第二导电层可分别独立地选自铝箔、铜箔中的一种。
[0020]当选用铝箔作为第一导电层和/或第二导电层时，需要对铝箔进行表面处理。铝箔在制造过程中，高温均质和以提高(100)晶面占有率为目的的高温退火过程，难免在金属铝表面会形成氧化膜，因辊轧使铝箔表面形成氧化膜的畸变层，轧面粘铝和油脂等污染层，从而使铝箔表面不均匀，如果直接将这种铝箔与聚合物复合并进行腐蚀减薄处理，则不能获
得表面厚度均一，致密完整的集流体。因此，在使用前，需要除去铝箔表面不均匀的氧化物膜，并且需要重新在金属铝表面形成一层均匀平整的钝化膜提高铝箔的耐蚀性。
[0021]具体地，本专利技术中对铝箔进行表面处理的方法为：先将铝箔在丙酮溶剂中清洗0.5
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5min，冷风吹干，再将铝箔用0.05
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0.3mol/L的碱液清洗0.5
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5min，再将铝箔用去离子水清洗0.5
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10min，再将铝箔用钝化液钝化处理0.5
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10min，再将铝箔用去离子水清洗1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将第一聚合物复合至第一导电层的一个功能表面，得到包括第一聚合物层和第一导电层的第一复合层；将第二聚合物复合至第二导电层的一个功能表面，得到包括第二聚合物层和第二导电层的第二复合层；对所述第一复合层和所述第二复合层中的第一导电层和第二导电层进行减薄处理后，对所述第一聚合物层和第二聚合物层进行热复合处理，得到所述复合集流体；所述复合集流体包括层叠设置的第一减薄导电层、聚合物层以及第二减薄导电层。2.根据权利要求1所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述第一导电层包括第一功能表面和第二功能表面，所述第一功能表面设置有第一聚合物层；所述第二功能表面包括第一区域和第二区域，所述第二区域上设置有保护层；和/或，所述第二导电层包括第一功能表面和第二功能表面，所述第一功能表面设置有第二聚合物层；所述第二功能表面包括第一区域和第二区域，所述第二区域上设置有保护层。3.根据权利要求1或2所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述减薄处理包括采用腐蚀液对所述第一复合层中的第一导电层和所述第二复合层中的第二导电层进行腐蚀。4.根据权利要求3所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述腐蚀液按照质量百分含量包括：硫酸1
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15％，聚丙烯胺0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，唐伟超，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：